一种新型无汞催化剂及其在合成氯乙烯中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型无汞催化剂及其在合成氯乙烯中的应用。所述新型无汞催化剂通过如下方法制备获得：将活性炭经过酸洗干燥处理后作为载体备用；将含氮化合物溶于去离子水中，配制成浸渍液，所述氮化合物选自氨水、氨气、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种；将前述酸洗处理后的活性炭加入含氮化合物的浸渍液中浸渍，所述含氮化合物与活性炭的质量百分比为0.01-20％；将前述浸渍后的活性炭于60-140℃下至完全干燥，然后在氮气氛中于400-800℃下煅烧4-6小时，制得所述新型无汞催化剂。利用本发明制备的催化剂，在催化1，2-二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯反应中表现出很好的催化性能。
【专利说明】一种新型无汞催化剂及其在合成氯乙烯中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于合成氯乙烯的新型催化剂，具体涉及一种新型无汞催化剂及其在合成氯乙烯中的应用。
【背景技术】
[0002]聚氯乙烯(PVC)是全球第二大通用树脂，产量仅低于聚乙烯(PE)，世界年生产量超过了 4000万吨。
[0003]聚氯乙烯最早的合成方法是乙炔法，即在氯化汞催化作用下，乙炔与氯化氢加成合成氯乙烯，氯乙烯聚合得聚氯乙烯。此法由于使用氯化汞做催化剂，存在严重的汞污染问题。石油裂解制乙烯工艺成熟后，国外改用乙烯法制氯乙烯，并在上世纪80年代基本淘汰了乙炔法制氯乙烯的工艺。我国由于乙烯资源紧张而电石资源丰富，PVC生成仍以乙炔法为主。但随着乙炔法产能的不断扩大，面临巨大的环境污染压力。消除汞触媒污染，使催化剂向低汞化、无汞化方向发展，控制并逐步消除汞污染，寻找合成氯乙烯的清洁催化剂及工艺路线，是目如氯喊行业急需解决的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，提供一种新型无汞催化剂及其在合成氯乙烯中的应用，解决现有技术中乙炔法工艺普遍采用负载氯化汞催化剂、对环境污染严重的技术问题。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]一种新型无汞催化剂，该催化剂通过如下步骤制备获得:
[0007]步骤1，将活性炭经过酸洗干燥处理后作为载体备用；所述活性炭的酸洗处理方法为:将活性炭进行酸洗，酸洗时间为5-10小时，所述酸洗溶液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一种或几种的混合溶液，所述酸浓度为0.1-5.0mol/L，酸洗后将活性炭置于60-120°C干燥，干燥时间为6-24小时；
[0008]步骤2，将含氮化合物溶于去离子水中，配制成浸溃液，所述氮化合物选自氨水、氨气、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种；
[0009]步骤3，将前述酸洗处理后的活性炭加入含氮化合物的浸溃液中浸溃，所述含氮化合物与活性炭的质量百分比为0.01-20% ;优选地，所述活性炭在浸溃液中的浸溃温度为0-25 °C，浸溃时间为1-24小时；
[0010]步骤4，将前述浸溃后的活性炭于60-140°C下至完全干燥，然后在氮气氛中于400-800°C下煅烧4-6小时，制得所述新型无汞催化剂。
[0011]本发明还提供一种新型无汞催化剂在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反应合成氯乙烯中的应用。所述新型无汞催化剂在1，2_ 二氯乙烷和乙炔反应中的催化反应温度为200-280 °C，空速 10-20011'
[0012]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明利用氮化物和活性炭载体掺杂反应，得到氮掺杂碳的新型无汞无金属催化剂，在一定的反应条件下进行催化反应测试，这种新型的催化剂在1，2-二氯乙烷和乙炔催化重整合成氯乙烯反应中表现出了很好的催化性能，为PVC的绿色生产提供一条全新的工艺路线。
【具体实施方式】
[0013]以下通过具体实施例来详细说明本发明的技术方案。本发明中所用的原料和试剂均市售可得。
[0014]活性炭的盐酸处理:将煤基活性炭用2mol/L盐酸溶液浸泡8小时后洗净，然后于110°C干燥10小时。所述活性炭还可采用果壳活性炭或椰壳活性炭，酸洗溶液还可采用硫酸、硝酸或磷酸或几种酸的混合液。
[0015]实施例1
[0016]称取2.5g丙烯酰胺加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的煤基活性炭添加到丙烯酰胺溶液中，25°C下浸溃2小时，将浸溃后的活性炭在60°C下干燥24小时，干燥后的活性炭在600°C，氮气氛下煅烧6小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度230°C，空速30/h，二氯乙烷转化率达93.5%，乙炔转化率85.3%,总选择性98.5%。
[0017]实施例2
[0018]称取2.0g氨水(25% )加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的椰壳活性炭添加到稀氨水溶液中，25°C下浸溃1小时，将浸溃后的活性炭在80°C下干燥24小时，干燥后的活性炭在400°C，氮气氛下煅烧8小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度250°C，空速15/h，二氯乙烷转化率达81.5%，乙炔转化率65.3%，总选择性98.3%0
[0019]实施例3
[0020]称取7.5g吡啶加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的煤基活性炭添加到嘧啶溶液中，0°C下浸溃24小时，将浸溃后的活性炭在140°C下干燥6小时，干燥后的活性炭在800°C，氮气氛下煅烧4小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度240°C，空速100/h，二氯乙烷转化率达70.5%，乙炔转化率61.6%，总选择性97.9%。
[0021]实施例4
[0022]称取10.0g吡咯加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的椰壳基活性炭添加到吡咯溶液中，25°C下浸溃12小时，将浸溃后的活性炭在120°C下干燥12小时，干燥后的活性炭在500°C，氮气氛下煅烧7小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度260°C，空速50/h，二氯乙烷转化率达88.7%，乙炔转化率81.3%，总选择性98.6%0
[0023]实施例5
[0024]称取2.5g咪唑加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的椰壳基活性炭添加到咪唑溶液中，25°C下浸溃5小时，将浸溃后的活性炭在120°C下干燥10小时，干燥后的活性炭在600°C，氮气氛下煅烧6小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2_ 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度280°C,空速150/h，二氯乙烷转化率达65.7%，乙炔转化率56.4%，总选择性98.2%0
[0025]实施例6
[0026]称取5.0g聚乙烯吡咯烷酮加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的煤基活性炭添加到聚乙烯吡咯烷酮溶液中，25°C下浸溃10小时，将浸溃后的活性炭在140°C下干燥6小时，干燥后的活性炭在800°C，氮气氛下煅烧4小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度270°C，空速200/h，二氯乙烷转化率达58.5 %，乙炔转化率49.4 %，总选择性98.5 %。
[0027]实施例7
[0028]称取2.5g聚丙烯酰胺加入60ml去离子水在烧杯中溶解，称取50g盐酸处理的煤基活性炭添加到聚丙烯酰胺溶液中，20°C下浸溃12小时，将浸溃后的活性炭在120°C下干燥12小时，干燥后的活性炭在600°C，氮气氛下煅烧7小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2- 二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度260 V，空速40/h，二氯乙烷转化率达85.4%，乙炔转化率70.7%，总选择性98.5%。
[0029]实施例8
[0030]称取100g盐酸处理的椰壳活性炭置于管式炉中，600°C下以100ml/min通入氨气，持续10小时得到氮掺杂的新型无汞催化剂。利用该催化剂催化1，2-二氯乙烷和乙炔合成氯乙烯，反应温度240°C，空速70/h，二氯乙烷转化率达86.4%，乙炔转化率77.6%，总选择性 98.2%0
[0031]上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种新型无汞催化剂，其特征在于，该新型无汞催化剂通过如下步骤制备获得: 步骤I，将活性炭经过酸洗干燥处理后作为载体备用； 步骤2，将含氮化合物溶于去离子水中，配制成浸溃液，所述氮化合物选自氨水、氨气、吡啶、吡咯、咪唑、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种； 步骤3，将前述酸洗处理后的活性炭加入含氮化合物的浸溃液中浸溃，所述含氮化合物与活性炭的质量百分比为0.01-20% ； 步骤4，将前述浸溃后的活性炭于60-140°C下至完全干燥，然后在氮气氛中于400-800°C下煅烧4-6小时，制得所述新型无汞催化剂。
2.如权利要求1所述的一种新型无汞催化剂，其特征在于，所述步骤I中活性炭的处理方法为:将活性炭进行酸洗，酸洗时间为5-10小时，所述酸洗溶液为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一种或几种的混合溶液，所述酸浓度为0.1-5.0mol/L,酸洗后将活性炭置于60-120°C干燥，干燥时间为6-24小时。
3.如权利要求1所述的一种新型无汞催化剂，其特征在于:所述步骤3中活性炭在浸溃液中的浸溃温度为0-25°C,浸溃时间为1-24小时。
4.权利要求1所述的一种新型无汞催化剂在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反应合成氯乙烯中的应用。
5.如权利要求4所述的一种新型无汞催化剂在催化1，2-二氯乙烷和乙炔反应合成氯乙烯中的应用，其特征在于:所述催化剂的催化反应温度为200-280°C，空速10-20(?'
【文档编号】B01J27/24GK104289246SQ201410532264
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】姜标, 沈兆兵, 王雯娟 申请人:中国科学院上海高等研究院